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鋼 研 究 論 文
く 瑚 戸田」三市l)
微小重力下における直流電界中での燃焼液滴周りの流れ場に関する考察
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今 村 宰 ， 山 下 清 孝 ， 大 坂 淳 ， 西 田 俊 介 章 江 光 洋 ， 河 野 通 方 (Osamu 1MAMURA) (Kiyotaka YAMASHITA) (Jun OSAK生)(Shunsuke N1SHIDλ)
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Iitsuhu、oTsue)C
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Iichikata EONO)東京大学 東京大学 名古屋大学 東京大学 東京大学 東京大学
(Univ.of Tokyo) (Univ.ofTokyo) (Nagoya Univ.) (Uniy.of Tokyo) (l~niY.of Tokyo) (l~niY.of Tokyo)
Since flame contains many ions， flame is affected by ext日 na1e 1ectric fie 1仁1.On the other hand， the e1ectric fie1d is affected by the flame because the ions in the flal1le 11l0ye by the e1ectric fie1d. This interaction effect shou1d be considered when eff，ぞctof the e1ectric fie1cl on cOl1lbustion behavior is discussed. 1n this study， two experiments were performed in orcler to estil1late the change of the e1ectric fie1d. The first one is soot ve10city l1leasurεl1lent in to1uene sing1e clrop1et combustion under microgravity and the resu1t sho¥¥マsthat the farther clistance frol1lthe clrop1et is the 1arger the soot ve10city is. This tendency of the soot ve10city is consistent
，
uth the e1ectric fie1cl predicted by one dimensiona1 assumption that is steady state of e1ectric current仁lensity自n仁1gas ve1ocity. 1n addition， the e1ectric vo1tages estil1lated frol1lthe l1leasur吻edsoot、
e10cityare in quite good agreement with the vo1tages applied between e1ectrodes仁luringexperil1lent. These results indicate the e1ectric fie1d is affected by the existence of the flame. Another experil1lent is a research on effect of e1ectrodes gaps in order to examine the change of the e1ectric fie1仁1..¥IicrograYi ty combustion experiments of n-octane two drop1ets are performed out. The result is consicl日 目1to be reasonab1e when it is arranged by the applied voltage dividεd by the LS pmwr of the clistance between the e1ectrodes. A1though this discussion bases on the steady state assul1lption. the results indicate the considering of the change of the e1ectric fie1d is necessary ，，，hen the effect of the e 1ectric fie1d on the combustion behavior is discussed.Keywords: Drop1et， Combustion， E1ectric Fie1d， F10百 Fie1d、SootYe1ocity. .¥Iicrogra、Jt} Change of E1ectric Fie1d， 1nteraction between F1ame and E1ectric Fie 1cl
1.はじめに
火炎中には化学反応に由米寸るイオンや電子が含まれてい るため，火炎は外部電界の影響を受けることが知られている111 著者らは特に治会滴燃焼に及ぼす7
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界の影響について過去に研 究を行ってきた(2) 液泊燃焼は噴霧燃焼の基礎と考えられ，液 消燃焼に及ぼ寸電界の影轡について調べることは噴霧燃焼の 制御という観J以から非常に興味深い.干年符らのi品-}之の微小亘 )JJ最境を用いた実験的な研究においては，1U:界によって液滴 ) 山lりに誘起される流れ場が液消燃焼に影響を与えることがノjミ 唆さ止しおり，出;流電界ーがJ夜補燃焼に及ぼ寸影轡として燃焼速 度 Æ数の増加 121や火炎V'~のすす量の低減 (3) ，浮 )J の制御の可能 性(4)などを報告してきた. このように電界は燃焼現象に影響を及ぼす一方で，電界中 では火炎中に含まれるイオンが移動するため火炎の存在によ って電界に影響が生じる すなわち電界が燃焼現象に与える 影響を評価するにあたっては，火炎が存在することによる電 界の変化を含めて検討する必要がある.電界が燃焼に与える 影響についての研究報告は様々なものがあるが，燃焼が電界 にどのような影響を与えているのかについて言及しているも のは数少ない 著者らの過去の研究においても燃焼現象が電 界にどのような影響を与えるかについて考察，検証は行って いない. 以上のような背景から，本報では2つの微小重力燃焼実験 を通して燃焼液滴周りの電界の変化について検討する 第一 の実験{土i主流電界中での卜?レエ/:だ捕の燃焼;こおいて‘ 粒 子ω
速度を計測しそぴ)結果から電界山変化‘およびそ山概 略について検討するむのである 第ての実l時(土直1市電界中に おけるlピオクダ/の二(町尚燃焼二おtナる実験杭果ひら‘市ー の実験で推定された奄{立分lIiの妥当性を検証アる。!.)、上山実 験結果お仁〈FJ
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察ふり‘イ:叩!
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現象ぷ電界、ニ与えξ)早2響、ニつい て示日変ぞとi
与にりで‘ J士山浩果;ニr丸、て以下;ニ述える2
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単一捜滴燃捜時のすす粒子速度測定(電位分布推定)
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トルヱン単一波滴燃焼時のすす粒子速度測定
第ー(こ電界ザ):;([(じ;二つ L 、二 νコ i古宇品{主~1
与'o)j乙ゐ，ププ位寸二心 速度測定を行った.後述のようにすす粒子の速度の空間変化 を観察することで，電界の空間分布を推定する.なお一般に すす粒子は正に帯電していることが知られている(1)実験装置 の概要を図 1に示す.図に示されるように，燃料液滴は直径 0.125mmの石英線によって支持され電極聞にて燃焼が行われ る.電極には燃焼により誘起される流れ場への影響を考慮し て金網を用いており，電極間隔は 50mmである.すべての実 験は東京大学工学部落下塔にて得られた微小重力環境下で行 われた 微小重力環境下ではすす粒子が大きく凝集すること が知られており(5)，本研究では CCDカメラで直接撮影可能な 巨大なすす粒子に注目して，PTVi
去の原理でその移動速度を 計秘した 撮影したすす粒子の大きさは小さくとも 30μm程 度と見積もられる.撮影には高速度 CCDカメラ (NAC社， M E孔1RECAMCi-Expo 500fts)を用いた.図 1に示されていE
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山g.1 Sleasurement可stemof soot velocityD
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ぃ日niLiollof(ズ)()t"dinate め，ハンクライト(波長532nm0) >-'1)'-Y
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と干捗づイFレ ターを用いて撮影をf
丁った 実 験l
土有英線引先端:と欣j商在牛成した後に電傾聞に電圧4
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加し7 微 小 芭)J環境(こ移行した直後(こ液滴を托火した 本 研究で崩し吋燃料l土卜rレエ〉でJr)句，燃焼開始時0)i:t~~両俸は O.8--.LO.lmm rTl範囲内にある 電極間的I
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加 電J土レはOkVか らGkV0)総l州内であり!この範￨叫ぴ)印加電圧においこ放電i土 観察されなかった泣囲気気体は室温!大気j土的雫気である2
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実 験 結 果 と 電 位 分 布 に 闘 す る 考 察 図 2には下渉ブイノレタ j:0d、びハックライトを用いない場 台。)火炎写真在示寸 火炎写真において主に陰1
札 右 に 防 怖 がある この図に示される」うに火炎は 般的に陰極(こ引き つけらκしる仁うに変形寸る これは火炎中に台三れる負電術 的担体の多くが電チであることと関連している 火炎巾(こは イオンや電子が台主れているが，その数枠?度i土中十牛ガスぴ)分 チにLじくて8桁程度小さいと言われており(1)火炎の変形を考 える上ではイ7ンベヰ亘子的移動上旬も中件分干の移動に若円 十る必要がある 中性分寸ニ:7.電界からE
接影響を受けないが7 電界にt
って加速芳れたイオンや電子2ωifr
突に上って電界 方向(こ i~動Eを得る 電寸ニは巾性分チとの衝突凶数がイオン に上ヒベて少なく，主1c..7:-ω
質量も，<j'，d
いこ1
から，中性分子 が受ける辿動;.:~こっし、てはイオンに&る衝突を考えれば fく 近似1:Lては￨分である 負電術的担休的多くは電子である からp 中性粒チが受け取る辿動E
は正イオンの移動と￨司じ方 向2
なる そのため凶2に示されるように陰{if方向に引きつ けられるように火炎が変形ず";1ものと考えられる 以下で可可粒子。)移動速度について議論可るため，凶2中 に予されるように液滴を原点として電界方向にx軸?それと 弔直にy軸を2
り，それぞれの速度成分.1.1-"u. vと応義する 図3はp ある 2つの-7--7-粒チグ)移動の軌跡を示している こ の上うにすす粒子的中には陰{.，に向かつて止針もの(凶3中で冨
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l"ig.4 The history ofthe soot velocity :(a) the soot particle chargcd positivcly to cathodc. ¥vhich∞ 口 叫pondsto thc
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negatively tοanode， vduch corresponds tοthe black plots in Fig. 3 は左側(こ移動p 内丸)とP 陽極(こ向かつて進むもの(図3巾では 早丸)刀ゐあり，陰極:ニ IIIJ1J、つ亡移<l;!Jするすす杭了l土Ir::'ニ，陽極 側に向かつぐ移動Lているす--，粒寸ニは電チ付着によって負に 帯電I.Tいるものと了F想される 阿1':'ニ阿日中山2寸のずさ一 粒チの移動産度の引間履，~を下d- 図 4(a)(b)はでれぞれ7 陰 極lこII"Jかうすす杭了土陽極:ニ IIIJ刀、う?す杭丁目移動Jm:J見をボ している なお横軸はJ夜滴が点火Lてかコグ)引聞である 三 の阿川らいずれの右 l'リに進むさーす杭了{)， I時間と土ちに電界
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加方向の速度成分 IIは噌大計るが7 電界垂直方向の速度成 分~.. i土恥まり文化しないこ土刀け川、る x )プIIIj0')速比成分 u は y方向の速度戊分v
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こl七べぐ十分大きいごとか L 以下己 は電界向J!JO)プIIIJへの連世成分:二寸い亡のみ議論を行うことと 計る なお本叶究の閥担~か七日立レ」ザ グ)光中山方向.-'-...(T)j車 J生成分は得られないm すす杭了の移動速比 l士電界に垂直な 半面内においぐは大きな売JtがJ乍いと千怨されることかコ レ ザ σ)光軸右 II"Jへの速民成分f::::-電界垂直J
プIIIJ(1)連世成分 vl司 悌 電 界l市加方向の速度成分IIに比べて十分小さいと里わ"
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Jケヮ粒寸二の移動を考案計るにあたり7 主l"電界は弔問的に 様 守 あ 'J火炎の影響によっ亡変化!ないと仮定ずる この ときぅ「粒チ(こ加わるんはP すーす一粒寸ニが電荷を持っている三 とに起阿する電界7ハらのク i寸ンカ土1 速駄に比例1亡受;'J るスト ケス抵抗である 次元の辿動を考えると 様 な 電 界古仮定l 亡いるのて了， すす杭了 l土恥る緩和l時間 τの後 定 的速度II。に到達計る うう粒寸ニグ〕速度 IIは7 IIニLl"， {1 巳xj>(ilr)} (1) と記述t:~，お量和引間は以下めように去される (' Tニm一一-，一一 3JrfJIみ
(2) ここで， 111は寸寸粒子ω
質量 ， G，，(土カニ/ガムぴ)補正係数， '1は空気の粘仕併数， lJP i立すす杭丁目直径守ある すすの密 度在.:2x
10dkg/md(一次粒子。)精度に佃当)どし~寸粒子が声:012 3456789a4bcdeff
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寸 0.03s t~0.05sー
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寸 0.18s ーι- t~0.23s ー~t
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t~0 .45s t寸 0.44s !I'ig. 5 H.elation beれ、eenthe electric field component of thc soot vcloci.ty， u and di叩laccmcnt.x.at~4kV ploU制 l巳V巳ry2mHrot肘-lchH【 旧Lpad.icl(-' V=2kV -e-tーτ0.29sl ー~tーτ0 .4 3sl n u n u n oa
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ll'ig. 6 H.elation between the electric field component of thc soot vcloci.ty.u and displacclllcnt.X. plottcd cvcry 4 I11H for~::二2kVund (-'v制 v2m:，;for~;三二'1.okV
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1みで密(こ詰まつぐいるとしても 緩和川閉口々、=30um-C lmscc限 度 ，D，，=lOOμm で llmsccl呈度である こdし九円時 間は図4-C示される附問中山(こ対して十分に短いので 以下(' はすす粒子は終端速度に遣している2
与える 式(j)では電界 が 様であることを仮定したが 図 4に示される 7--7-粒 チ 速 度的時間屑1止は，式(1)中に示されるにうな一五円速度に到達 「る槻チは見受けコれない この」うな現象の 凶 と し て 電 界が宝間以Jに変化していることが考えられる 図5J3J
び図自に口， -，-，一粒チグ)移動速度 11rTl位置xへの 依存体在示寸一 凶に万弓いて'同じ記月は同一J θの)τ一τ している 介んL例巾グの)引刈 tf口立討J液夜滴が点J火くされた引刈を tド=0と L 亡， 千名ヰ々θの)寸寸 示している |印市加電J比土 V が 2kVσの)と iき~立口f4ms.リおif舎号，¥
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4.6kV7 d ω〕土さiは土2mBおき:にと車軌L跡在表示し亡いる こd叫し九dω〕凶に示f台ミ 〈 口1るJよ、う:にこある￨巾市力加H電j出土:にこjおリいて立口i 日附主間:にこd仇、わう「ぷどσ
のH-十，一 粒子も u-x グヲ 7 上で:ほま引lぽま阿一 Uω〉劇軌L~跡亦在十摘骨く 主ヂイ各再印力H電 !土におい仁三れわめ軌跡はP 液滴かコ離れる(こj:
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って<-，<-粒 子ω
移動し士度が大きくなっており， 三たu(l)絶付悼i土x<U0) 範囲の方がλ宅>0rTl範囲」りも大雪くなっぐいる こ約五フな~ ~粒子。〉速度が 1\'i 障に依存していることにつ いて考案「るため 電界の変化について考案「る 極 板 間 隔 /，1--"L (t:L --Cx方向。)一次元問題在考える土!火炎が存杭して いなければ岡7中にボされるような線形な電位分何 様 な 電昇分布になっていると干想きκしる しか しながら火炎が存 在すると，火炎に起阿ずる電荷にょっと電界山変化すること が予想台れる 井察にあたって以下0).
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フな簡単な仮出企設 りる 電荷の生成おぶび消滅はx-:::Oおよび極抜I(x二 十r
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の みで起こるとし ，x>0， ""，，0各々で電流密度Jが 定であると 可る(ここではj<0であるl 主たイ7ンの電気移動度/，1--"~l (t して7λうOでは負イオンのみ7λ叫〕では正イオンのみがそれぞ fし1l藍類ずつ存n
ロ る と 可 る な お 電 気 移 動 度 は 般 に はV
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estimated from the measured soot刊 locities.11
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恥 V 1 103.4 m moち/s 54.3 mmu:;/s I 1855¥7 2日日乃m mO.5/H $-).'1.1 mmO.3JHI
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き添え字 A，じで去すーとp必定される電流 iT)t1!体となるイオ〆か~:.J，μへ<0， μσ>()九 円I
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了恥る 以「の考察におい亡x>()，.x<() のい Pれでも成り立<)~ì のに~，い(:i.，下添え字は省時計る イオンの数密比nとその電荷θ ¥X>()-
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pくOjを用いると 電流密度j
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， jニθnメ1E 乃) 土かける 三たガワスω
法則か九 div F:ニθnl，
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(.1) ここで， ci土空気ω
誘電己主て白ある 式(3)おにび式(4)から ，cn を消」よしと jlμ 1J~ 空間的:ニ 定U
づ 仮 定 の も 土r
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，x]-("積 分 一るレ "-EE' -"-EE，，' ム X 2 2 μ j.r
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i与る ここに EJi土)，=0に万ける電界強度である今， EJ=U であるという仮定をおく これは液滴近傍の反l心時でのイオ ン濃度は￨分に市いJ
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臣、わ札!電界が 0 になっ亡いるど推察 されJるかりである ごuっとき電界強度は ，J F1J2で電位が最も 高いこど在持慮し亡!土 --I~
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H'Vμ (0) (0) 主ヂ電界在lO.xJで積分寸るこどにヒっこ電1¥'1ψ在得る。ニ明記~}Y吋
(7) ここでO>i土)，=0での電1¥'1で あ る 式(G)お t，J'(7)で表される電 界および電位分布の例を図自に示す また式(G)を[
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こ電界中町気体(こっL、て考える 電界が存在7 る場合p 気体中にわずかに存l
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寸るイ 7ンに仁つ亡電界中的気体 l土 四ι
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の体積)Jを受ける 次元の定世間l也であるから電界中 的気休に闘する涯動量的保存式は，気川、。〉速度j'r-"(j (t:Lて ρU(dUldx)二 四 b ' 日 ) であり?式(ゆと jlμが一定である土 L、う仮定刀、ら， rO，x
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して? l 吋 T'0， てjAアム でρ
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ニ ムX L L [{ (111) 在得る なお，ここでは内皮ρ
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土 定 } し た 計u
商氾傍での気 体Jm肢が十分に遅い土仮定上て []oニo
とすれば流れの I'IJきは μE，t同じ向きであるから， となるu
ーρμcμ
上'----~tV
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(11) 実験においこ観測さ叫ヂ寸寸粒子。〉速度 uf 土~~が電荷 主持勺ことに起閃ずるドリブト速品LUdと式(11)守去さ礼心気 休速度ω
和である ここでドリフ 1速度 l土，寸 τ粒子。〉移動 J辻井 tを用いぐ Ud ニメソsootR
と書げる 電界Ef::::-式(o)からxm
関数として記述できるの('. -j--j-粒チグ)移動速度Uは ニ11.+Uニ[μ+
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(12)l
，"M' '~フ |μIcl)VEV ，u" と記述できる τーなわちτ寸f
牛子。〉速度 uf土，UιI Xlli2で あるという結論を得る これはl県点かコ離れるほど計計十立チ 速度が速くなる土いう凶 5おtび凶G0)結果に矛盾Lない ここでこのモデルの妥当性を検証炉るため 図 5 および各 I'~ 加電圧における同様な凶においこ u(t:Ixlli20)比例定数か九 式(12)を用いてん〆)位を求めp それを元(こ式(引かわ出板聞の 電圧差在求めてみる 算出にあた旬，寸寸移動度μ川 L(lJ
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自が 必 要 で あ る が こ れ はSlayo~~仰や Kono わ仰のけ究かコ 0 ， 1 ...5mm:!.(Vs土得九κしてし、る ここでは寸寸ω粒俸が大きいこ とを考厄して 7--7-の借電の正負にかかわコ♂:3m m2八sと 仮 出 す る な お 式(12)における(dρ)，0ちはおヒそ 4 m m2八アS (tな りP ナー「粒寸二町周囲のや気流れとうj-粒チのドリフト速度の 7ーダーは等しいこ2
が推U
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ミ孔る この Eうな崎将で求め た比例定数および拍E板間電位荒神ょを表1:こ示す一 表1におい こ，特に 2kV土 4kVO)場舟については￨草原同電イ点差rtLf土印加 電J土 Vに&く 執しぐいるといえる わ乍わち式(7)で去され る電付分布にι山、形状にな「亡いるど予想d%lる2
.
3
電 界 以 外 の 効 果 が す す 粒 子 速 度 に 与 え る 影 響 前小節目土電界的みがτ寸 粒 子ω
ドリ 7 卜運動1
平0)刷￨叫 の気体の流れに影響を及If-，ーと考えたがP その他にわj--j-粒 子。)運動に影響在与える効果が存杭寸る 本研究では微小宝 )J環境を用いているため7 自然対j市町最響については考厄不 要で恥る ここではスァ7ァン流土熟泳邑11を取り￨りや その 効呆の程度につL、て見積もめを千了う スァプァン流は気液の密肢差別j、きく品なるこ土による液 浦町蒸発に伴うj可U-lであり7 ての流i
車U，は気i
夜境界面での頃 量保存式から以下ωt
うに記述できる(州 I L ρ " d(
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2)'ρ'-Kd2
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(13) ゼ ρgdt L2j f ρg 16r 2 r2 ここで ρ"/)g.ρ川iは燃料の気柑およひ 度河忘'
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紋仇主七，diは土恨滴θの)声置:符'r iは土欣j滴商中'L'、f下ゐつt巳〉うtθの)出ルい舟f
で去あ)O 本 実験目立式(1日)中町J Cは日)1l11l13JH担比と見積もら礼る?め， 悦滴 E り|分離れた 2 ころではスデヴ守/流。)効果は~~著で ないレ干測芳れる また熱昨動グ)効耳さであるが熱昨動産度llfhは以下の等式己 与えられる In. =-Kr
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(1竹 T dx ここで d 土動中占陀係数 ， T は気付~r})Hi\. 度である 熱泳動係j政 Iか(こっし、ては 実際に十寸粒十を用いた研究明"(，クヌ セ ン1
立がり 01~O ， l 0)能￨井￨に万いて 0.54限度的11自が得られてお り 7 この結果は -7--7- の粒ttið~300pmまでJmJ，t
、できるとLづ字社 告もある1101 方，品度勾西日についてはl.-1ikumit--)(ll)ぴ)正ヘ ブタンの火炎温度の計測結呆(熱電対による)を会考にp (V1)(d1ldx)在最大で 0.07lllm"lと見積もる 以上f下ら得ら" る最大の熱旬、動T聖度は 35mm/s程度である 火炎面 :7.火炎の 変形度合L、f下ら ，x王子 4mm.x王子2.0mlll付氾に存布寸る}与え ており ごの付近では熱泳動T聖度が影響を及lfす可能性があ るが ，x>O
(l)範州においてx>4mm では火炎外であり熱材〈動 速度:7.小さいと考えている 三f
こλ〈白の領域においてはp 液 滴から￨分に離れたどころでは凶 G で測定さ孔た寸寸粒子の 速度に対して熱泳動速度が小さく -7--7-粒十の速度に対して 顕著な影響は与えないものど予想さ孔る3
ニ 液 滴 燃 焼 に 及 ぼ す 極 板 間 隔 の 影 響 ( 検 匝 実 験 ) 前節で考察した電位分布が妥当であるかを制べるため電極 間￨符I..f"変化芳せて実験在行った 過去的実験f下ら!電界が依 滴燃焼に与える影響は流れの効果を通仁て現れることがで子組 き%1ている12) 前飾的解析において式(8)の左j}]が印加電圧 V と等しいとすれば， I jlμ は V7L1.3に比例する このとき式 (11) から，あるい i置 x に万ける局所的な ;m述l 土日D-S: と上ヒ í~1寸 る土予測される 一点で電界強民が空間的に一定であると考 える，.局所前な流速も電界強度亙=V7ρω
関数である}与え ら れ る の で ， 極 板 間 を 変 化 さ 什 て 芙 験 を 行 う こ と で 主 の 与察を倹 ~It<lるこ}が可能である JJ臣、わ%1 る 芙験でl恥るが1 二液禍のl正オクタン燃坑実験の陰極JWJにつ いて肴円L!こ これは過去の実験{山におい亡，その依摘。)燃 焼 ù~ 流れ JZ の効果でよく説明できて L 、る品、らである 岡 9 に 実験l
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時凶を示寸 凶に示き%1るt
ぅ:乙本実験においては2 つの燃料液J向l士電界点 IIIjに並べられており 各々ゐ英線に文 什されている 2つの石良線。)聞の臥離，可なわち液滴聞の距 離n
土 10111111であり 燃慌の問中この液抑制間隔は固定されて いる 液滴聞の中点ど 2つの電障問的中山、i土 致 し て い る この$1
十においては1 燃坑の問中すべての期聞において独す L!こ2つの火炎が形成さ礼7こ燃焼。〉様子は2つωCCD
カメ ラにより 火炎の形状および陰極JWJの液禍径の/1寺問変化せ観 察Lている 電障問￨符Lが 50mm(t:100mmv)場合について 芙験を行っており，電極問の向 JM電「口 V は O~HkV の医主流電 圧である なおこωt
うな液滴配匝的場台も境界条件が多少 異なるが， rt Íi ñh ，~同様の解析が吋能であり IJT.Iく<1 と近似する こ1 で式(8)に帰詰可る 芳らに式(11)から同所前な;
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れ場l土 Wf)，3の関数土なる 凶 10に 計u
商燃焼の火炎直接写真在示す 可べての火炎写 真において右n
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に陽極7
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に 陰 極 が あ る 肉 中 の 写 真IJ、ら， 電界無印加時には両火炎どもJ米形に氾い形在しているω
に対 して1 電界I'IJ加によって火炎が陰極点 I'IJにひきつりられるよ フに変形している様子がわf下る 凶に示されている電圧印加 ￨専の写真は，ともに向JM
電「口せ電極問距離で除し?値下TJT
Iが. 80kV/m }-なる場合である撮影条件が異なるため，単純な比 較はできないが，電極間隔 iiOmll1=
I
IJ)j日電爪仏V のJ51
〉と電極 間￨符100mm印加電圧 8kV0)場台では前占的方が，火炎変汗 のj員企いがIきいように推察される 凶11は燃焼速度出主主弘印加電圧在電傾附「目的1.3乗で除 しがもの (VITJ5)で整理しfーものである この阿品、ら燃焼;
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民012 3456789a4bcdeff
一 一
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.5 Fig. ¥1日ch巳ll1uticor巳xp巳rill1enLH1uPl川nll.uHror t¥-¥'O dr叩1etcOlllbustion No electric fieldー
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閑
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牝 切 v v t L V=8kV 削 L = 100mm醐‘
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Fig.10 Flalllc photographs of i.¥vo droplct cOlllbustion 1.50 ~1.00 N E E ~ 050 一ω
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一 円 四 回 DH 。 足 coX¥ ﹀ t n υ R u n u 勺 4 4 1 4 1 λficrogral.'ity n-octane 司F'
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￨司， L=5Omm I Droplel Pairs・
L=100mmlOL
生竺E
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一一一一一一一一 o 100 200 300 400 500V
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1 5 [kV/m 15[ Fig. 11 R巳1H.Iion1陪1.，....巳巳nthfろburningrate conHLl-m.lH， ，K and the parallleter 1/1D;'j 'it:投。)j明分は VIDj j.1も土に整珂寸るこ1
が妥当であるレ干 想、されるすなわち，本研究の範圏￨切におげる電位分耐は阿討 にて示台叫ヂも0)}-比較的illいもω
となっている1予想ちれ， {夜制周りの流れj月号を含め?電界i:P燃 坑 に 与 え る 影響を評1
，'liす るに当ヂぅては，燃焼現象レ電界(t:0)干渉。)効果に有円しな ければならないこと山明ら刀、土なuた 本 研 究 官 用 い た 仮 定 は正常でかつ悦摘中.L、のみで電術が牛成寸るレし、〕非常に単 純なものであ旬 詳細な電位分何にJ川、c
土イオン反応式な どを含んだ数7宜計悼に」って明っかになるものと思われる 以 上ω
結果から，多数的被j商ω
燃焼に声:流電界.I.r'印加した 場合も同様の電界の変化が期待さ日る すなわち火炎近傍で は電荷府度が市いため電界が相刈的に出くなり!火炎の外縁 にて電界強度が急激に強く々るような電界分布が子組される この場台!火炎の外縁において燃焼が電界によって促注され る円J
能性がある 噴事舎の燃焼においても伝搭する火炎面に電 界が強く作用するこ2
や!盛岡ムf
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芳で燃焼を強化可る上うな 現象も期待e'れ!電界が燃焼現象に与えぐ〉影響。)上業的な応 用h興味深いものと思われる4
.
結論
電 界 と 燃 焼 現 象 的 干 捗0)効果について与察寸る7め!微小 亘 力 環J見を用い亡'1'1
子 平 松 電 極 聞 に お り る ト ル 亡 ン 単 液 出 燃焼時的寸寸ぴ)粒子連度O)aJJI人ヒ，お tび 王7 クタ〆一同摘燃 焼』二及ぼす極桜間隔の影響:二寸い亡実験的に嗣d く T~ T'す粒 子ω
直度以1
'
人との結果から，寸寸粒子i土時間的には力H直L:
お り1 ま士空間的にf::::-液 出7:1も 離 れ る ほ ど す す 杭 Tf::::-速い速品え で移動しこいるこ1
が刷らfつりーなη 7 こ約五うな~ ~粒子 の挙出Jは 電 流 密j見および気体連世i:P定常で恥る土いう仮定 . I.r用いこ得られる電1
¥
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1
布/J'"ら説明でき，寸寸粒子ω移動i宝 j見刀、ら求めt
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極板間電位差も実験守山極tk問I'II)J日電「口土比較 的tく一致した τなわ九火炎的存ホににって電界i土空間的 に 様な分布C"f::::-なくk
さく変形1
亡いること日明らかと なη 7 梅原岡￨符毛変化告せた実験結果からは，電界が燃焼 連 世 定 数 に 及l主ず影響は向J}J日電圧を極板間隔F除I.t:ちのよ りも，印加電圧j:
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f:軍服同￨符ぴ)1.5乗で￨徐 L7 もω
で整理した場 合の jブが妥 ~-C" ある土判断され t- !JIから，定常状態を仮 定Lた簡単な考察ではあるがP 液滴周りの流れ場を色、めた電 界i:P火炎に及l主ず影響lこ，-，し、c
土1 電界と火炎の十沙』二勺、lマ て考i.iii:L.i乍ければJ乍コない三とが明わかとなった 謝辞 本研究在止めるにあたり，本学上手二部0)内 栴 正 文 俊 術 専1
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本 学k
学院生の久保康之JJ:， ¥，百干7
弘 柑J王，久米動7↓正にご 協力いただいた 記しこ謝意在表τる文 献
(1)Brud1ey，日 Th巳 BrrecLH or 日1edric Fie1dH on れolllbustion.Pr， 町 四sIn Advancedれolllbustion!v1ethods， ム¥..cadClllicPrcss Inc.. (198G) 331-394(2)1制1a，T.， TIl1HIl1Unl， 0.， Okui， K..'T'HU夙孔.f..Kono.".¥'1 日ato，.J.. COlllbustion 13eha
、
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